第1讲 化学能与热能
【2020·备考】
最新考纲：1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。2.科学精神与社会责任：确认能源对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
考点一 焓变与反应热 （频数：★★☆ 难度：★☆☆）
名师课堂导语 “反应热”已成为近几年课标卷的必考内容，本考点主要是对反应热与焓变的概念辨析，以及从化学键的角度分析能量产生的原因，应特别关注通过化学键计算反应热。 1.化学反应中的能量变化
（1）化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。 （2）化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。
（3）化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。 2.焓变、反应热 （1）焓（H）
用于描述物质所具有能量的物理量。 （2）焓变（ΔH）
ΔH＝H（生成物）－H（反应物）。单位kJ·mol1。
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（3）反应热
指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol1。
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（4）焓变与反应热的关系
对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：ΔH＝Qp。
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1.焓是与内能有关的相对比较抽象的一种物理量，焓变的值只与始末状态有关而与过程无关，物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。
2.反应热是指发生了化学反应之后，使反应产物的温度回到反应前始态的温度，放出或吸收的热量，它既与始末状态有关，还与过程有关，但我们研究的多为恒压条件下进行的理想反应，此时反应热与焓变相同。 3.吸热反应和放热反应
（1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析。
（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析
1.注意过程（包括物理过程、化学过程）与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。
2.化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba（OH）2·8H2O在常温常压下即可进行。
3.对于一些常见易混的吸热反应和放热反应要记一下，如C与CO2及C与水蒸气的反应皆为吸热反应。
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”
（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应（×） （2）物质发生化学变化都伴有能量的变化（√）
（3）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热（×）
（4）同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同（×）
2
（5）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关（√）
2.（动手能力培养）[根据RJ选修4·P3图1“化学反应体系中反应物、产物的能量和活化能的关系改编”。]已知反应A＋B―→C（ΔH<0）分两步进行：①A＋B―→X（ΔH>0），②X―→C（ΔH<0）。试在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图。
解析 由A＋B―→X ΔH>0可知，X的能量比A和B的能量和大。由X―→C ΔH<0可知，C的能量比X的能量低。 答案
3.（拓展探究）同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？ 答案 在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。
[A组 基础知识巩固]
1.（2018·南京市、盐城市一模）H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是（ ）
A.反应①、反应②均为放热反应 B.反应①、反应②均为氧化还原反应
C.反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
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D.反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol1
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解析 根据图像可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、②均为放热反应，A正确；反应①、②中都存在元素化合价变化，所以反应①、②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝ －218 kJ·mol1，D正确。
－
答案 C
2.（2019·山西大学附中模拟）根据键能数据估算CH4（g）＋4F2（g）===CF4（g）＋4HF（g）的反应热ΔH为（ ）
化学键 键能/（kJ·mol1） －C—H 414 C—F 489 －
H—F 565 F—F 155 A.－485 kJ·mol1
－B.＋485 kJ·mol1 D.－1 940 kJ·mol1
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C.＋1 940 kJ·mol1
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解析 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol1×4＋ 155 kJ·mol1×4－489 kJ·mol1×4－565 kJ·mol1×4＝－1 940 kJ·mol1。
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答案 D
3.（2019·模拟卷节选）（1）CH3—CH3（g）→CH2===CH2（g）＋H2（g） ΔH，有关化学键的键能如下表：
化学键 键能/kJ·mol1 －C—H 414 C===C 615 C—C 347 H—H 435 则该反应的反应热为 。
（2）氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应： ①2NO2（g）＋NaCl（s）②4NO2（g）＋2NaCl（s）③2NO（g）＋Cl2（g）
NaNO3（s）＋ClNO（g） ΔH1
2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g） ΔH2 2ClNO（g） ΔH3
则ΔH3＝ （用ΔH1和ΔH2表示）。
已知几种化学键的键能数据如表所示（亚硝酰氯的结构为Cl—N===O）：
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化学键 键能/（kJ·mol1） －N≡O 630 Cl—Cl 243 Cl—N a N===O 607 －
则反应2NO（g）＋Cl2（g）
2ClNO（g）的ΔH和a的关系为ΔH＝ kJ·mol1。
解析 （1）1 mol CH3—CH3（g）中含有1 mol C—C键、6 mol C—H键，1 mol CH2===CH2（g）中含有1 mol C===C键、4 mol C—H键，故CH3—CH3（g）―→CH2===CH2（g）＋H2（g） ΔH＝E（C—C）＋6E（C—H）－E（C===C）－4E（C—H）－E（H—H）＝（347＋6×414－615－4×414－435）kJ·mol1＝＋125 kJ·mol
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。
（2）由①×2－②可得③，则ΔH3＝2ΔH1－ΔH2。根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，知ΔH＝2×630 kJ·mol1＋243 kJ·mol1－2×（a kJ·mol1＋607 kJ·mol1）＝（289－2a）kJ·mol1。
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答案 （1）＋125 kJ·mol1 （2）2ΔH1－ΔH2 （289－2a）
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【反思归纳】
1.正确理解活化能与反应热的关系
（1）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
（2）在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋ΔH。 2.熟悉掌握常见物质中的化学键数目
CO2 物质 （C===O） （C—H） （P—P） （Si—O） 键数 2 4 6 4 1.5 2 CH4 P4 SiO2 石墨 金刚石 （S—S） 8 2 S8 Si [B组 考试能力过关]
4.（2017·浙江卷，9）下列物质放入水中，会显著放热的是（ ） A.食盐 C.酒精
B.蔗糖 D.生石灰
解析 生石灰CaO溶于水，生成Ca（OH）2并会放出大量的热。 答案 D
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